港珠澳大橋建設(shè)都攻克了哪些世界性難題?
“搭積木”模式,拼裝抗風(fēng)、抗震高強度橋梁
2014年1月19日,港珠澳大橋首跨鋼箱梁在深海區(qū)架設(shè)成功。“馴服”這個長132.6米、寬33.1米、重2815噸的龐然大物,標(biāo)志著港珠澳大橋主體工程建設(shè)取得了又一個階段性突破。
海上埋置式承臺施工是橋梁部分工程的亮點,188個橋梁承臺需埋入海床面以下。施工時分別采用了大圓筒方法安裝、分離式柔性止水和雙壁鋼圍堰三種不同方案,解決橋梁埋置式承臺施工難題,實現(xiàn)了裝配化施工。
考慮到環(huán)保需求,施工單位采取工廠化生產(chǎn)、機械化裝配的模式,像搭積木一樣建橋,顛覆了以往的橋梁建筑方式,也為我國培養(yǎng)了一批工匠式的職業(yè)工人,同時把構(gòu)件作為產(chǎn)品生產(chǎn),也保障了大橋的質(zhì)量和耐久性。橋梁上部結(jié)構(gòu)大規(guī)模采用鋼箱梁,打造了全新的自動化生產(chǎn)線、智能化的板單元組裝和焊接機器人焊接專用機床,提升了我國大型鋼結(jié)構(gòu)制造工藝水平,推動了行業(yè)技術(shù)進(jìn)步。
港珠澳大橋建設(shè)過程中,離不開橋面吊裝作業(yè),其吊裝施工中所用的高性能吊裝纜繩,是國內(nèi)某公司和研究院耗時10多年才研發(fā)成功的。這種纜繩雖然只有頭發(fā)的十分之一粗,但做成纜繩后比鋼索強度還高,而且非常柔軟,以質(zhì)量輕、強度高、耐腐蝕等特點,廣泛應(yīng)用于國防、軍工及民用領(lǐng)域。
港珠澳大橋具備抵抗8級地震能力,與其安裝的橡膠隔震支座密切相關(guān)。其中最為關(guān)鍵的技術(shù)就是位于橋梁支座中間的高阻尼橡膠。該支座在試驗中可吸收、消耗40%以上的振動能量,承載力約3000噸。
港珠澳地區(qū),每年都會遇到臺風(fēng),橋梁的安全監(jiān)測至關(guān)重要。在進(jìn)行港珠澳大橋的設(shè)計時,除了采用更好的建設(shè)技術(shù)保證橋梁建設(shè)質(zhì)量及運行安全外,強大的傳感檢測器也必不可少。港珠澳大橋上有液壓測力傳感器、力矩傳感器、重力傳感器等數(shù)千種傳感器,共同構(gòu)成了一套高精密感知系統(tǒng),對隧道內(nèi)的風(fēng)速、溫度、濕度、壓力、氣壓差,以及二氧化碳、氮氧化物和微顆粒的濃度等參數(shù)進(jìn)行實時監(jiān)測,實現(xiàn)對橋梁“健康狀況”的精準(zhǔn)判斷。
智能化設(shè)計,三地車牌平均識別時間只需0.3秒
港珠澳大橋交通工程,包括收費、通信、監(jiān)控、照明等12個子系統(tǒng),也取得了多項突破性科研成果。
在港珠澳大橋通行的車輛,不僅有統(tǒng)一格式車牌的大陸車,還有車牌格式多樣的香港和澳門地區(qū)車輛。大陸和香港實行不同的過路收費模式,而在橋上混跑的三地車輛又必須一次快速完成計費。不同收費模式的軟件和代碼區(qū)別很大,要使二者兼容,難度可想而知。
技術(shù)攻關(guān)團(tuán)隊從軟件代碼及軟件程序著手攻關(guān),邀請香港的技術(shù)專家參與開發(fā)。根據(jù)實驗測試情況不斷修改,僅測試版本修改就達(dá)到136次,在國際上首創(chuàng)兼容不同制式的收費模式。經(jīng)過1000余次的模擬測試,車牌平均識別時間縮短到0.3秒。
在港珠澳大橋管理局的巨大屏幕上,大橋任意監(jiān)控點的實時視頻隨時顯現(xiàn)。只要輕點鼠標(biāo),屏幕上就能顯示出三維立體畫面。如果某個點位發(fā)生事故災(zāi)害,視頻監(jiān)控可隨時捕捉,信息傳遞到監(jiān)控終端,警報在幾秒鐘內(nèi)就會響起。
在港珠澳大橋上的青州航道橋上,巨大的“中國結(jié)”巍然屹立,這附近的一處橋面,是用長約1.7米、與大橋等寬的折疊式材料鋪設(shè)的。受大風(fēng)、溫度和載重等多種因素影響,大橋會發(fā)生一定位移,需要每隔一段距離設(shè)置伸縮縫,各種電纜在通過橋梁伸縮縫處時,會承受較大的張力,容易造成金屬護(hù)套斷裂與絕緣損壞,使大橋的通信與照明陷入故障。
為使電纜能夠自由伸縮,項目部聯(lián)合相關(guān)設(shè)計院和廠家,共同研究破解難題。歷經(jīng)5個月的安裝調(diào)試和近一年的運行觀測,應(yīng)用于港珠澳大橋的4種伸縮量、7種安裝形式的74套電纜伸縮裝置,全部滿足設(shè)計要求,還能滿足電纜彎曲半徑、設(shè)備抗震要求,在國內(nèi)外同類型產(chǎn)品中處于較高水平,填補了國內(nèi)長大橋梁電纜相關(guān)技術(shù)空白。